广东珠荣工程设计有限公司510610
摘要：笔者长期从事工程水工设计工作，本文论述溢洪道设计中存在的一些问题和设计策略进行了探讨。旨在与同行进行探究共同进步。
关键词：溢洪道设计施工
溢洪道的设计在水库工程当中属于重中之重。除了应具备足够的泄流能力外，还要确保其在工作期间的自身安全和下泄水流与原河道水流获得妥善的衔接。可以说它直接影响到水库的安全，下面我就几个方面初步分析下如何才能使溢洪道设计工作做到经济合理、安全适用、技术先进确保质量。
（一）溢洪道的分类及其设计问题
溢洪道按泄洪标准和运用情况，分为正常溢洪道和非常溢洪道。前者用以宣泄设计洪水，后者用于宣泄非常洪水。按其所在位置，分为河床式溢洪道和岸边溢洪道。河床式溢洪道经由坝身溢洪。岸边溢洪道按结构形式可分为：
1.井式溢洪道洪水流过环形溢流堰，经竖井和隧洞泄入下游。
2.虹吸溢洪道利用虹吸作用泄水，水流出虹吸管后，可建在岸边，也可建在坝内。岸边溢洪道通常由进水渠、泄水段、控制段以及消能段组成。进水渠起进水与调整水流的作用。控制段常用实用堰或宽顶堰，堰顶可设或不设闸门。
3.侧槽溢洪道溢流堰大致沿等高线布置，水流从溢流堰泄人与堰轴线大致平行的侧槽后，流向作近90。转弯，再经泄槽或隧洞流向下游。
4.正槽溢洪道泄槽与溢流堰正交，过堰水流与泄槽轴线方向一致。
溢洪道的设计和布置是否合理，不仅直接影响到水库的安全，而且关系到整个工程造价。
（二）调研概况
研究调查的结果显示我市的水库中共存在45座病库和37座险库。面对存在的诸多问题，应给予足够的重视，对导致问题的原因进行分析，并拟定有效的处理措施。否则不但建筑工程发挥不了应有的作用，还会引起诸多的安全事故。技术人员在检查水库运用状况时，对溢洪道的安全问题进行详细的调研，以确保其使用的安全性。
（三）溢洪道设计出现的问题
1.水力设计方法不合理
设计者在溢洪道的设计过程中没有从专业的角度出发，研制出科学的设计方案，这就让设计结果与方案难以达到实际工程的需要，水力设计方式不合理会给工程项目造成很大的阻碍。
2.溢洪道设计尺寸较小
在设计时常常要考虑到工程的资金消耗，而又必须要使得设计达到建筑工程的标准。在资金和标准的双重压力下，很多设计师常常会将设计尺寸进行改动，缩短尺寸大小。这些造成溢洪道设计的尺寸也相应减小。在建筑的岩体出现风化坍落后，发生泄洪渠淤积的概率则大大增加，让水库泄流难以正常进行。
3.溢洪道纵横剖面及平面布置设计不当
比较突出的问题是陡坡设计比降过陡。部分溢洪道布置在非岩性山坡上，底部未做有效的反滤衬砌致使渗水后易产生滑坡，结构上也不稳定。在横断面设计中，有些工程对两侧山坡开挖坡度注意不够。有的过陡，加上衬砌厚度偏薄，不能满足抗滑抗倾稳定，也易造成坍方和滑坡。平面布置上，存在着上下游断面连接不配套，形成“瓶颈”现象，从而影响了泄洪能力。此外溢洪道末端与河道衔接部分注意不够，导致有的末端高出河床很多，有的末端未做砌护处理。常造成严重冲刷，并向上延伸，直至整个建筑物破坏。
4.溢洪道设计的平面弯道半径过大和收缩过剧，对泄流十分不利
特别在溢洪道陡坡段布置有弯道时，由于流势剧烈变化，导致二岸产生了水面差，这时凹岸水面壅高，并在下游衔接的平直段内产生折冲水流，大大影响了泄流能力和消能效果。另外陡坡段或缓流段的过剧收缩，也会发生显著的壅水和流态变化，并对溢洪道衬砌造成冲击，如砌护过高会增加投资，砌护过低了又不安全。
5.溢洪道进出口段与坝身距离短
检查中发现有较多的小型水利工程的溢洪道进出口段与坝身的间隔距离存在一定的问题。当进口段没有使用相应的保护措施时尤其是护砌措施。泄洪后则会引起冲刷，给坝肩的安全造成巨大的伤害闭。
（四）处理溢洪道设计问题的有效措施
在溢洪道设计中合理地调整布局溢洪道工程的规划布局应尽量利用有利地形地貌，即要经济合理又要保证安全。
溢洪道通常有四个主要部分组成：控制段（堰流段）、消能工、引流段（近口段）、泄流段。
1.控制段（堰流段）
为使泄流均匀，可使近口水流垂直于控制段建筑物。根据地形条件和泄流需要必需设置宽顶堰或实用断面堰，堰宽度可按允许单宽流量选定。岩基上单宽流量为40~70m3/s，非岩基上为20~40m3/s，土基上为20m3/s。除近口段设有引流段外，一般应使堰顶宽度≤3h堰（h堰为堰上水头，单位m）；为使水流平顺，堰口与其上游引流段可采用渐变段连接，其收缩角以12度左右为宜。如堰体较宽则应在其横向设置温度缝与沉陷缝，其间距可按10~15m布设。
2.消能工
选择多级跃水或溢洪道末端跃流时需保持泄流方向远离坝脚距离≥100—150m。对非岩基而言，最为普遍的方法是进行地段处理，并把消力池安置在末端处。对泄流量很小的情况，应该利用消力坎的方式进行。遇到远驱式水跃后要从多个角度避免出现冲刷现象，这就需要采取差动式消力坎的方案。在岩基上，当溢洪道的尾端存在较陡的边坎，通常使用挑射消能是最有效的方法。
3.引流段（近口段）
为引流平顺其进口形状最好做成喇叭口，为减小损失其长度不宜过长。如因地形所限必须在该段内设置弯道时，则应使弯曲段尽量平缓外，还应使弯道与下游衔接段和出口段尽量远离坝脚，以免冲刷坝脚。引流段截面一般选用梯形或矩形，当流速≤1~2米/秒时一般可不砌护，但与坝端邻近和紧接控制建筑物的范围内应砌护一定长度，同时在弯道二侧的凹岸亦应砌护，如为坚硬的岩基则可不考虑。
4.泄流段
泄流段常采取直线布置方法，这就在避免弯道与设置扭坡中发挥了重要的作用。在设计纵断面过程中必须以现实的地质为基础。对缓坡、陡坡或多级跃水等情况做出科学的选择。
（五）水利计算
为使水力计算与工程特性相一致，故正确选用计算公式十分重要。
1.控制段的汇流计算：可根据“溢流堰水力计算设计规范”建议的方法计算，同时正确选用流量系数时并使其与选用的堰型相一致。
2.引流段的水力计算：可采取自下游控制断面向上游反推求水面曲线的方法进行（如查尔诺门斯基方法），引流段进口处端须先计算水位壅高，才能求得泄洪时的正确库水位。
3.泄流段陡槽水力计算：推求陡槽段水面曲线的方法较多，如陡槽底宽固定不变时，可采用BⅡ型降水曲线或用查尔诺门斯基方法计算。对底宽渐变的陡槽段则可用查氏方法分段详算。
结语：
综上所述，针对溢洪道设计中存在的问题采取有效地处理措施是必不可少的工作。这不仅使水利工程使用功能得到有效发挥。在拟定处理方案时应该对地质构造、水文资料做好处理，这样才能保证工程的功能得到发挥。
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